CC BY
49
УДК 665. 63
М. А. Такаева (ст. преп.)1, М. А. Мусаева (ст. преп.)1, Х. Х. Ахмадова (к.т.н., доц., проф.) 1, Л. Б. Кириллова (к.х.н., доц.) 2, А. М. Сыркин (к.т.н., проф.)3
Повышение эффективности отбора бензиновых фракций грозненских нефтей
1 Грозненский государственный нефтяной институт г.Грозный, ул. Клары Цеткин; тел. (8712) 223120, e-mail: [email protected] 2 Астраханский государственный технический университет г. Астрахань, ул. Татищева, 16; тел. (8512) 250923 3Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1/4; тел. (3472) 420712, e-mail: [email protected]
M. A. Takaeva1, M. A. Musaeva1, Kh. Kh. Akhmadova1, L. B. Kirillova2, A. M. Syrkin3
Increase of efficiency of selection of Grozny's petroleum petrol fractions
1 Grozny State Petroleum Institute Clary Tsetkin str., Grozny, Russia; ph. (8712) 223120, e-mail: [email protected] 2Astrakhan State Technical University 16, Tatischeva str, Astrakhan, Russia; ph. (8512) 250923 3Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov str, 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2420712, e-mail: [email protected]
Работа выполнена в соответствии с контрактом П1090 от 24.08.09.
Приведены результаты исследований процесса первичной перегонки грозненских нефтей после магнитной активации на стадии подготовки. Показано, что использование волновых технологий на этапе предварительной подготовки нефти позволяет интенсифицировать процесс отбензинивания и регулировать фракционный состав получаемых нефтепродуктов. Воздействие магнитного поля на грозненские нефти приводит к увеличению выхода бензиновой фракции на 1.5—2 %, суммарного выхода фракций до 300 оС на 2.5% мас.
Ключевые слова: акустическая обработка; -волновые методы; дисперсные характеристики; обезвоживание; обессоливание; отбензинива-ние; ректификация; СВЧ; фотоколориметрический метод.
Results of researches of primary distillation Grozny's oil after magnetic activation at a preparation stage are resulted. It is shown that use of wave technologies at a stage of preliminary preparation of oil allows to intensify of petrol processing and to regulate fractional structure of received oil products. Magnetic field influence on Grozny's oil leads to increase in an exit of petrol fraction on 1.5—2 %, a total exit of fractions up to 300 0C on 2.5 % mas.
Key words: acoustic processing; wave methods; disperse characteristics; dehydration; desalting; petrol processing; rectification; microwave; photocalometry.
Создание современного высокоэффективного и экологически безопасного производства требует интенсификации химико-технологических процессов и совершенствования мер по ресурсо- и энергосбережению. Традиционно это решается разработкой новых процессов, реакционных устройств, более активных катализаторов и т. п.
Дата поступления 12.08.10
Однако, как для проектируемых, так и для действующих установок повышения эффективности производства и качества получаемых продуктов можно добиться путем применения нетрадиционных способов воздействия.
В процессах переработки углеводородного сырья используют такие методы интенсифи-1
кации :
- обессоливание, обезвоживание, очистка сточных вод (акустическая обработка, СВЧ, магнитное поле);
- перегонка (механоактивация, акустическая обработка, магнитное поле);
- термодеструктивные (кавитация, акустическая обработка, лазерное излучение, элект-рическое+магнитное поле, радиационно-тер-мическое, УФ-облучение, плазма малой плотности, СВЧ, облучение электронами, магнитное поле);
- сорбционная очистка жидких парафинов (акустическая обработка);
- полимеризация (акустическая обработка, неравновесная плазма);
- карбамидная депарафинизация (магнитное поле);
- демеркаптанизация (акустическая обработка, ионизирующие излучения, радиацион-но-химические, магнитное поле);
- пиролиз (акустическая обработка, магнитное поле);
- каталитический крекинг (акустическая обработка);
- синтез и регенерация катализаторов (ра-диационно-термическая обработка);
- получение битумов (УФ+озонирование);
- нагревание (СВЧ).
На рис.1 представлена модель строения систем с зарядовой ориентацией и нефтяных
б
@ (ЕЭСП^СЕТЮ ) ©СИЗХШХШЁ)
2)
Нг3
- углеводородный радикал (У А} - спин-поляризованная частица ф - катион С- О - диполь
Рис. 1. Строение систем с зарядовой ориентацией и нефтяных дисперсных систем: а — спиновая модель; б — зарядовая модель; 1 — передача взаимодействия молекулярных систем; 2 — ассоциативная комбинация; 3 — фрагменты молекулярных систем
а
дисперсных систем (НДС). Передача взаимодействия осуществляется у спиновой системы аналогично зарядовой.
Эта весьма упрощенная модель дает, тем не менее, представление о строении НДС. Устойчивость всей ассоциативной системы поддерживается устойчивостью направления каждого спина во всех молекулах: как парамагнитных, так и диамагнитных, а также спин-нейтральных и спин-поляризованных.
Особенно большое практическое применение на нефте- и газоперерабатывающих заводах в сопутствующих процессах, таких как производство пара, водоподготовка, фильтрация растворов, умягчение воды, отделение пыли, охлаждение в системе оборотной воды и др. находят волновые методы.
Использование волновых технологий на этапе предварительной подготовки нефти позволяет интенсифицировать процесс отбензи-нивания и регулировать фракционный состав нефтепродуктов. Воздействие на внутреннюю структуру НДС постоянного магнитного поля в динамическом режиме (магнитная обработка) приводит к изменению ее дисперсного состояния и высвобождению легкокипящих компонентов из связанного состояния в составе сложной структурной единицы (ССЕ) 2'7.
Далее представлена спиновая модель взаимодействия молекулярных систем под воздействием постоянного магнитного поля (рис. 2).
1 ^
о к
0
г к
1
&
к I
со
% то да % 0
Рис. 2. Спиновая модель взаимодействия молекулярных систем под воздействием постоянного магнитного поля
При наложении магнитного поля на такую систему происходит ориентация спинов в направлении вектора поля или против него. При этом молекулы изменяют свое местоположение в пространстве, нарушая сложившуюся организацию.
Рост количества дисперсной фазы за счет массы дисперсионной среды проходит по механизму свободнорадикальных процессов гомо-лиза или возбуждения, в результате чего образуется все большее количество радикалов, которые, в свою очередь, связывают парамагнитные молекулы в ассоциаты за счет обменных взаимодействий.
Хотя энергия взаимодействия отдельных компонентов системы высока, кооперативный характер связей в жидких системах обуславливает их склонность к изменениям при слабоэнергетических воздействиях, к каковым относится магнитное поле. В результате вся система изменяет структуру и свойства 4. Данные литературы свидетельствуют о глубоком влиянии парамагнитных частиц на общую картину макроструктурной организации молекул ВМС 5.
Ориентация спиновых диполей в направлении магнитного поля приводит к освобождению иммобилизированной части слоев, окружавших ядро. Перераспределение вещества ограничивается траекториями диффузного движения молекул НДС, совпадающими с вектором магнитного поля. Размер частиц уменьшается, возникают новые мелкие центры ассоциации из освободившихся парамагнитных молекул 6.
Экспериментальная часть
Фотоколориметрическим методом нами изучены дисперсные характеристики исследуемых грозненских нефтей — московской и черной (рис. 3) в зависимости от параметров воздействующего магнитного поля.
Установлено, что размер дисперсных частиц изменяется в зависимости от магнитной индукции постоянного магнитного поля.
Нами проведены экспериментальные исследования влияния постоянного магнитного поля на эффективность отбензинивания грозненских нефтей.
Магнитную обработку эмульсии (индукция 0.08—0.31 Тл) проводили на проточной лабораторной установке (рис. 4) с использованием магнитного туннеля в интервале линейных скоростей потока 0.02 м/с.
Характеристики нефтей грозненского района
Таблица 2
Наименование Московская Виноградная Черная
Плотность при 20 °С 788.7 813.4 801.6
Коксуемость, % 0.24 0.64 0.82
Зольность, % 0.024 0.012 0.055
Фракционный состав, °С
н.к. 71 67 58
10% 107 131 110
20% 129 155 132
30% 151 186 167
40% 180 230 206
50% 215 267 252
60% 258 308 281
70% 297 345 331
80% 342 350 (72%) 350 (74%)
Выход до 120 °С, % мас. 22.2 12.8 14.1
Выход до 200 °С, % мас. 48.0 34.0 28.8
Выход до 350 °С, % мас. 85.7 74.2 77.6
Остаток выше 350 °С 14.3 25.8 22.4
Мех. примеси, % мас. 0.0030 0.0031 0.0003
ДНП, кПа 1.43 1.44 1.53
Кинематическая вязкость при 50 °С 20 °С 1.66 2.31 2.27 3.48 1.79 3.09
Содержание хлористых солей, мг/дм3 в сырой нефти на входе в АТ 0.4 18.9 0.6 25.6 0.4 28.2
Содержание парафинов, % мас. 3.5 3.6 4.8
Содержание серы общей, % мас. 0.27 0.19 0.22
Молекулярная масса 153 175 173
Содержание асфальтенов, % мас. 0.75 0.63 1.20
Размер частиц дисперсной фазы (дисперсных частиц) при н.у., нм 79 152 115
Концентрация ПМЦ-10" , спин/г 1.0 2.5 2.4
Рис. 5. Влияние магнитной индукции на выход бензиновой фракции при перегонке черной нефти
Таблица 3
Влияние магнитной индукции на выход бензиновой фракции при перегонке виноградной нефти
Фракционный состав, 0С Без обработки 0.08 Тл 0.15 Тл 0.31 Тл
н.к. 67 37 42 44
10% 131 113 114 115
20% 155 150 149 154
30% 186 185 183 188
40% 230 235 236 238
50% 267 265 266 268
60% 308 310 311 309
70% 345 350 347 348
350 0C (72%) (77%) (77%) (73%)
Остаток 25 20 20 23
Воздействие магнитного поля на грозненские нефти приводит к увеличению выхода бензиновой фракции приблизительно на 1.5— 2%, суммарного выхода фракций до 300 °С на 2.5% мас.
И, следовательно, при практически равных выходах бензиновой фракции можно снизить температуру отбора приблизительно на 15—20 оС, что позволяет снижать энергозатраты процесса отбензинивания и ректификации нефти.
Таким образом, применение магнитной активации грозненских нефтей позволяет:
1 ) более эффективно разрушать их спиновую систему;
2) уменьшить размеры частиц нефтяных дисперсных систем;
3) увеличить выход бензиновой фракции при перегонке на 1.5—2 %;
4) снизить температуру отбора на = 15—20 °С.
Литература
1. Сафиева Р. 3. Физикохимия нефти.— М.: Химия, 1998.- 448 с.
2. Унгер Ф. Г., Андреева Л. Н., Гейнц Э. Р. и др. Использование магнитронных устройств для омагничивания жидких сред. // Электрон. и электромеханические системы и устройства: сб. науч. тр. /Науч. произв. центр «Полюс».-Томск, 1997.- С. 179.
3. Туманян Б. П. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем.-М.:000 «ТУМА ГРУПП». Издательство «Техника», 2000.- 336 с.
4. Сюняев 3. И.. Химия нефти.- Л.: Химия, 1984.- 360 с.
5. Гилязетдинов Л. П., Аль Джомаа М. // Химия и технология топлив и масел.- 1994.- №3.-С. 27.
6. Унгер Ф. Г., Андреева Л. Н. Изменение структуры нефтяных дисперсных систем в различных условиях. // АН С0 СССР. Томский филиал. Препринт №19.- Томск, 1987.- 39с.
7. Классен В. И. Омагничивание водных систем.- М.: Химия, 1982.- 296 с.
